半導(dǎo)體清洗機(jī)設(shè)備是半導(dǎo)體制造工藝中至關(guān)重要的一環(huán)。它主要用于去除半導(dǎo)體晶圓表面的各種雜質(zhì)、污染物，包括灰塵、油脂、金屬顆粒、有機(jī)物以及氧化層等。這些污染物可能來自前道工序的殘留，如光刻膠、蝕刻產(chǎn)物，也可能來自外部環(huán)境的污染。清洗的目的在于確保晶圓表面的潔凈度達(dá)到的標(biāo)準(zhǔn)，從而保證后續(xù)工藝如薄膜沉積、光刻、刻蝕等能夠順利進(jìn)行，提高半導(dǎo)體器件的性能和良品率。

工作原理

濕法清洗

化學(xué)清洗：利用化學(xué)試劑與污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將其溶解或轉(zhuǎn)化為可溶于清洗液的物質(zhì)。例如，使用硫酸 - 雙氧水混合液去除晶圓表面的有機(jī)污染物和金屬離子。雙氧水在酸性環(huán)境下具有強(qiáng)氧化性，能將有機(jī)物氧化分解，同時硫酸可以與金屬離子反應(yīng)生成硫酸鹽，從而將其從晶圓表面去除。

物理清洗：通過流體力學(xué)原理，如噴射、超聲波等手段，增強(qiáng)清洗效果。噴射清洗是利用高壓液體對晶圓表面進(jìn)行沖擊，使污染物脫離表面。超聲波清洗則是利用超聲波在清洗液中產(chǎn)生的空化效應(yīng)，形成微小氣泡并破裂，產(chǎn)生的沖擊力可以有效清除晶圓表面的微粒和污垢。

干法清洗

等離子體清洗：在真空腔體中，通過射頻（RF）或其他方式產(chǎn)生等離子體。等離子體中的活性粒子如離子、電子和自由基等與晶圓表面的污染物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)或物理轟擊。例如，氧氣等離子體可以將有機(jī)污染物氧化成二氧化碳和水蒸氣，從而將其去除。這種清洗方式具有干燥、無污染、清洗均勻等優(yōu)點(diǎn)，適用于對濕度敏感的半導(dǎo)體工藝。

設(shè)備構(gòu)成

清洗腔體

是容納晶圓進(jìn)行清洗的核心部件。對于濕法清洗機(jī)，清洗腔體通常由耐腐蝕材料制成，如聚四氟乙烯（PTFE）或不銹鋼，以防止清洗液對腔體的腐蝕。腔體內(nèi)部有晶圓承載裝置，如晶圓架或傳送帶，用于固定和傳輸晶圓。在干法清洗機(jī)中，清洗腔體需要具備良好的真空密封性能，以保證等離子體的產(chǎn)生和維持。

清洗液供應(yīng)系統(tǒng)（濕法清洗機(jī)）

包括清洗液儲存罐、泵、管道和流量控制裝置。清洗液根據(jù)不同的清洗配方進(jìn)行調(diào)配，如酸性清洗液、堿性清洗液或有機(jī)溶劑清洗液。泵將清洗液從儲存罐輸送到清洗腔體，流量控制裝置可以精確調(diào)節(jié)清洗液的流量和壓力，以確保清洗效果的一致性。

廢氣處理系統(tǒng)（干法清洗機(jī)）

由于干法清洗過程中會產(chǎn)生一些反應(yīng)廢氣，如等離子體清洗產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）或反應(yīng)副產(chǎn)物。廢氣處理系統(tǒng)通過吸附、催化分解或燃燒等方式對這些廢氣進(jìn)行處理，使其達(dá)到環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

控制系統(tǒng)

負(fù)責(zé)整個清洗過程的自動化控制。它可以設(shè)定清洗參數(shù)，如清洗時間、溫度、清洗液濃度、等離子體功率等。同時，控制系統(tǒng)還能實時監(jiān)測設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)，如清洗腔體的壓力、溫度、清洗液的液位等，并根據(jù)預(yù)設(shè)的程序進(jìn)行自動調(diào)整，保證清洗過程的穩(wěn)定性和可靠性。

設(shè)備優(yōu)勢

高效清洗：能夠快速有效地去除晶圓表面的多種污染物，提高生產(chǎn)效率。無論是濕法清洗的強(qiáng)力化學(xué)溶解還是干法清洗的均勻轟擊，都能在短時間內(nèi)完成高質(zhì)量的清洗。

高精度清洗：可以精確控制清洗參數(shù)，確保對晶圓表面不同部位、不同污染物都能進(jìn)行精準(zhǔn)清洗。這對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件尤為重要，如集成電路中的微小晶體管和連線。

兼容性好：能夠適應(yīng)不同類型、不同尺寸的半導(dǎo)體晶圓，并且可以與其他半導(dǎo)體制造設(shè)備如光刻機(jī)、刻蝕機(jī)等很好地配合，形成完整的生產(chǎn)線。

環(huán)保節(jié)能：現(xiàn)代半導(dǎo)體清洗機(jī)設(shè)備在設(shè)計和運(yùn)行過程中越來越注重環(huán)保和節(jié)能。濕法清洗機(jī)通過優(yōu)化清洗液回收系統(tǒng)，減少化學(xué)試劑的浪費(fèi)和排放；干法清洗機(jī)則避免了濕法清洗后的干燥過程，降低了能源消耗。